专利名称：本质安全继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种本质安全继电器，特别是广泛用于石油、化工、医药制造等易燃易爆环境的本质安全继电器。
在易燃易爆的化工生产自控系统中，用于各种工艺物料的流量、压力、温度、液位等参数的超限控制或报警，广泛地使用着各种各样的检测开关，这些开关绝大多数是机械微动开关的有触点输出。由于室内外的开关有电气连接，根据不同的防爆要求，处于危险场所的设备与主控室安全场所控制系统之间的电气连接，必须采取相应的防爆措施。目前，防爆措施主要有两种一种是隔离防爆，另一种是本安防爆。由于本安防爆具有防爆等级高，投资少，安装方便等优点，因此，在防爆要求高的大型化工行业，均采用本安防爆。
本安防爆，就是在危险场所与安全场所的电气连接中，接入一个用于限制能量的隔离装置，使得送到危险场所的能量不足以点燃易燃爆气体，本安继电器就是专用于与上述各种开关量配套的隔离装置。随着科学技术的发展和工业自动化程度的提高，对各种控制开关可靠性，安全性的要求也越来越高，为了克服机械式微动开关的防水防震性能差，易产生接触不良等缺点，国外已广泛采用无触点控制系统，近年来，我国也开始引进国外先进的无触点开关系统，该系统由一个振荡器作为检测元件，通过改变其振荡电容或电感来控制其通断，目前，我国主要引进了德国WIKA公司的无触点系统，该系统由一个专用于无触点开关的控制器担任信号转换和本安隔离，具有耐候性强，可靠性高等优点，然而由于该系统本安继电器供电为220V，并采用固定的端子接线安装方式，不能在生产运行中带电更换，在连接生产的大型化工企业，特别是一些关键的系统，这种缺陷是不能被接受的，它将造成巨大的经济损失。
无触点系统的检测元件是一个由电子元件组成的振荡电路，在检测元件的故障中，电子元件性能逐渐变差，使振荡减弱，但直到引起误报警或误停车之前，系统度显示正常，无法预测故障。如果内部元件击穿，使检测元件短路，控制器也仍然显示正常，因而检测元件击穿是一种非常危险的隐患故障，如果这时在工艺条件要求执行自动安全性联锁保护动作时，将不能执行，发生各种安全性恶性事故，造成设备的损坏和人伤，对于传统的机械微动开关，最容易出现的故障是接触不良，当开关性能逐渐变坏，接触电阻逐渐增大时，人们也不能在运行中预先发现，并至事故发生。另外，在露天运行的化工企业，由于现场设备密封不严，造成进水，使绝缘下降并漏电，导致开关失灵的事故，也是非常普遍。长期以来，无论是机械开关或是无触点开关故障造成的事故是很多的，在运行实践中，检测开关故障率远远大于控制继电器故障率，因而，对检测开关进行预测监视是非常必要的，然而直至目前，无论是WIKA的无触点控制器，还是法国GEORQIN公司的SIMT(R)系列本安继电器，均不具备预测上述故障的功能，WIKA无触点控制器仅有一个指示其内部继电器通断的指示灯，而SIMT(R)系列本安继电器则无任何指示。
本实用新型的目的就是设计一种结构简单，使用方便，能检测多种故障信号，能适应机械微动开关和无触点感应开关的本质安全继电器。
本实用新型的目的是通过以下结构实现的本质安全继电器包括有电源电路和接在电源输出端的电子开关和继电器J，其特征在于在其电源输出端分别接有显示电路和故障检测电路，其中显示电路包括有开关管T1、T2和接在开关管输出端的发光管，故障检测电路包括有四运放集成电路IC1及报警电路，运放IC1－1、IC1－2、及IC1－3接有分压电阻R11～R14，IC1－1的正向输入端与分压电阻R11及R12相接， 负向端经R16接正电源并通过R17接地，IC1－2的正向端接在本继电器输入端06，负向端接在分压电阻R12及R13上，IC1－3的正向端接在分压电阻R13及R14上，负向端接在本继电器输入06，IC1－4的正向端通过R15接零，并通过R24接本继电器的10输入端，其负向端接开关管T3的基极。
本实用新型提供了一种新型的多功能本质安全继电器，该继电器具有如下优点和功能1.采用不同的接线方式，既能用于机械微动开关，也能用于WIKA或类似的无触点开关，使两种功能的继电器实现了统一。
2.安装采用插接方式，解决了生产中的带电更换问题。
3.本实用新型最突出的特点是具有较强的监测功能，无论对机械开关或无触点开关的性能下降或损坏，都能进行预测监视。
4.具有对现场开关或接线端子进水受潮及漏电的监测报警功能。
本实用新型的
如下图1为本实用新型的电路图中1电源电路、2显示电路、3电子开关、4继电器、5故障检测电路。
以下结合附图和实施例对本实用新型及其原理作进一步的描述如图1所示本实用新型包括有电源电路1和接在电源输出端的电子开关3和继电器J，在电源电路输出端分别接有显示电路2和故障检测电路5，其中显示电路包括开关管T1、T2和接在开关管输出端的发光管；故障检测电路包括有四运放集成电路IC1及报警电路，运放IC1－1、IC1－2及IC1－3接有分压电阻R11～R14，IC1－1的正向输入端与分压电阻R11及R12相接，负向端径R16接正电源并通过R17接地，IC1－2的正向端接在本继电器输入端06，负向端接在分压电阻R12及R13上，IC1－3的正向端接在分压电阻R13及R14上，负向端接在本继电器输入端06，IC1－4的正向端通过R15接零，并通过R24接本继电器的10输入端，其负向端接开关管T3的基极；报警电路是分别接在IC1－1、IC1－2、IC1－3、 IC1－4的输出端的发光二极管；报警电路包括有二极管逻辑电路和发光二极管，其中二极管逻辑电路是由分别接在IC1－2、IC1－3、IC1－4的输出端的二极管D6、D7、D8以及隔离二极管D9构成，其中D6、D8反接，D7正接，接在开关管T1、T2上的发光管是双发光二极管LED1，接在四运放IC1各运放电路输出端的发光二极管是双色发光二极管LED2。
本实用新型采用220V供电，经变压器B降压，D1至D4整流得到24V电压，由电阻R1和稳压管D1，给输入回路提供一个9伏电源。用于无触点开关时，接06、03端子，并将01、05短接，当无触点开关正常振荡时，三极管T1导通，变色发光二极管LED1的绿色被点亮，表示该系统输入为无触点开关，同时，T3也导通，继电器J带电，使继电器常开触点4.5，14.15接通，如果用于普通机械开关，则端子改接10.03，并将01、05短接拆除，此时，变色发光二极管LED1的红色发光，表示输入为机械开关，同使用无触点开关一样，T3导通，继电器J带电。电容C2是为了避免由于振动使开关脚间断开而设置的，R10的作用是减小三极管T3导通瞬时的冲击电流，延长管子寿命。
本实用新型的各种监测功能，是利用各种故障在适当的点上的电压变化，通过比较检验出而实现的。由于考虑可靠性和安全性的原因，监测部分由R9和ED2组成另一组供电，这样，既可降低输入端子的短路电流，又可避免由于监测部分故障导致主电路故障而误动作。四运放集成电路的IC1－2、IC1－3运算放大器用于监测无触点开关的运行状况。由电阻R11－R14给运放A、B、C提供各自的基准电压Va、Vb、Vc，当用无触点开关时，机械开关输入端子10为高电压，运放D输出高电平，D8截止，在无触电开关振荡正常时，其输入端子06的电压在基准电压Vb和Vc之间，因此，运放B和C均输出低电平，二极管D6导通，D7截止，变色发光二极管LED2红色熄灭。如果无触点开关的内部元件产生击穿性损坏时，06端子电压将远低于正常值，因而运放C输出高电平，D7导通，将LED2红色点亮，发出故障报警，如果无触点开关性能下降，使振荡逐渐减弱，将会使06端子电压升高，当高于Vb时则认为检测开关故障，运放B输出高电平，C输出低电平，D6、D7均截止，LED2红色也被点亮，发出故障报警，输入为机械开关时，由运放D监视其运行情况，此时，开关接端子10和03、06端子空着，处于高电平，因而运放B输出高电平，C输时低电平，D6、D7均截止，LED2红色由运放D控制。当机械开关运行良好时，端子10点电压均约0.7V左右，运放D正向输入端电压为0.7R15／(R15＋R24)，小于0.7V，运放D输输出高电平，D8导通，LED2红色熄灭。如果开关接触电阻增大，10点电压将高于T3基极电压，当10端电压升高到高于T3基极电压时，LED2红色点亮，发出报警。运放A用于监测现场设备的绝缘情况，正常时，运放A输出低电平，LED2绿色灭，无论用于无触点或机械开关，也不论开关的运行状态，只要输入线路对接地电阻降低到某一设定值，电平变为高电平，使LED2的发绿光，变发光二极管显示绿色或红色加绿色，以此来检查现场设备，包括接线端子密封是否良好。
上述各种故障，在监测系统提出报警指示时，均未达到使开关误动作的程度，有足够的时间进行处理，这样，就大大地减少了由于控制系统自身故障造成的事故，而且，对那些动作失灵，失去安全保护功能的故障，也能够得到及时的发现和处理，以避免发生重大安全和设备事故。
本实用新型的监测功能，几乎对外设备的所有不正常现象都实现了全过程的监视，从而能够及时判断处理故障于未然，有效地避免了因系统自身原因造成的生产及设备事故。
权利要求1.一种本质安全继电器，包括有电源电路和接在电源输出端的电子开关和继电器J，其特征在于在电源输出端分别接有显示电路和故障检测电路，其中显示电路包括有关关管T1、T2和接在开关管输出端的发光管，故障检测电路包括有四运放集成电路IC1及报警电路，运放IC1-1、IC1-2、及IC1-3接有分压电阻R11～R14，IC1-1的正向输入端与分压电阻R11及R12相接，负向端经R16接正电源并通过R17接地，IC1-2的正向端接在本继电器输入端06，负向端接在分压电阻R12及R13上，IC1-3的正向端接在分压电阻R13及R14上，负向端接在本继电器输入端06，IC1-4的正向端通过R15接零，并通过R24接本继电器的10输入端，其负向端接开关管T3的基极。
2.如权利要求1所述的本质安全继电器，其特征在于报警电路是分别接在IC1－1、IC1－2、IC1－3、IC1－4的输 出端的发光二极管。
3.如权利要求1所述的本质安全继电器，其特征在于报警电路包括有二极管逻辑电路和发光二极管，其中二极管逻辑电路是由分别接在IC1－2、IC1－3、IC1－4的输出端的 二极管D6、D7、D8以及隔离二极管D9构成，其中D6、D8反接，D7正接。
4.如权利要求1所述的本质安全继电器，其特征在于接在开关管T1，T2上的发光二极管是双色发光二极管LED1。
5.如权利要求1所述的本质安全继电器，其特征在于接在四运放IC1各运放电路输出端的发光二极管是双色发光二管LED2。
专利摘要本实用新型涉及一种广泛用于石油、化工、医药制造等易燃易爆环境的本质安全继电器，它包括有电源电路和接在电源输出端的电子开关和继电器J，其主要特征是在电源输出端分别接有显示电路和故障检测电路，本实用新型通过故障检测电路和显示电路能检测、显示多种故障信号，具有使用安全可靠等特点。
文档编号G01R31/00GK2170531SQ93238980
公开日1994年6月29日 申请日期1993年7月7日 优先权日1993年7月7日
发明者戴右铭 申请人:戴右铭